[发明专利]一种智能扭矩扳手

说明书

本发明公开了一种智能扭矩扳手，属于扭矩扳手技术领域。该智能扭矩扳手，包括套筒、扳手主体、安全销、反力臂、减速齿轮箱、辅助手柄、背带吊环、同步交流电机(具有抱闸功能)、测速模块、风扇、控制系统外壳、手柄以及具有漏电保护功能的插头。外壳上安装有显示功能的控制面板，外壳内安装了系统电路板，其中包括系统核心板、通讯模块、电源模块，检测模块(电流检测模块、电压检测模块、转速检测模块)。与传统方案相比，本发明采用了对电机的电流、电压、转速三个参数进行检测的方案，提高了对输出扭矩的精准度，同时整个系统采用了PID控制方案，提高了响应速度和稳定性，从而优化了扭矩扳手的性能。

技术领域

本发明属于电动扭矩扳手技术领域，具体涉及一种智能扭矩扳手。

背景技术

扭矩扳手是机械、化工、桥梁、冶金、电力行业中必不可少的工具，以一定的扭矩拧紧各种螺栓，以保证机械设备的可靠联接和正常使用。控制预紧力通常是借助扭矩扳手，利用控制扭矩的方法来控制预紧力的大小。因此在用螺栓进行联接的装配工艺中要求螺栓的拧紧力矩必须达到规定的数值，以保证螺栓联接的可靠性，因此要求所用的扭矩扳手可以控制或显示扭矩的大小，从而能精确的控制拧紧螺栓的扭矩值，保证设备长期可靠地工作。

目前使用的各种扭矩扳手，主要分为机械式和电动式。机械式扭矩扳手具有价格低、坚固耐用等特点，但是扭矩控制精度低，扭矩范围有限，且扭矩数值不能准确控制及实时显示，所以不能保证所拧螺栓的联接可靠性。而电动式扭矩扳手大多采用单一的检测电机电流控制方案，且响应速度慢、不具有通讯功能，无法实现高精度、高效率和实时监控的要求。’

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术中的不足，提供了一种智能扭矩扳手，具有高精度的扭矩控制和响应速度快的特点，能够满足自动化生产中的需求。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种智能扭矩扳手，包括安装在同步交流电机前端的小体积减速齿轮箱，设置于齿轮箱上的辅助把手，电机后侧设置有编码器，系统电路板安装于控制系统外壳内，安装在外壳表面的控制面板，设置于电机外壳和手柄上的背带吊环；以及包括套筒、扳手主体、安全销、反力臂、风扇，套筒通过安全销与扳手主体相连接，反力臂连接在减速齿轮箱前端，在电机输出大扭矩时起到省力的作用，辅助把手连接在减速齿轮箱上，减速齿轮箱后端与同步交流电机相连，测速模块的传感器安装在电机的后端，控制系统外壳安装在电机外壳的下方，所述控制系统外壳内设有系统电路板，控制系统外壳上安装有LCD显示屏；还包括具有漏电保护功能的插头。

其中，所述系统电路板包括以下几个模块：

检测模块，所述检测模块分为电压检测模块、电流检测模块、转速检测模块，其中各模块的传感器如下述分布，转速传感器安装于电机后端，电压、电流传感器嵌入电路板内，采集到的信号统一输入到系统核心模块中，进行数据处理得到实时的扭矩值，从而进行扭矩的精准控制；

通讯模块，所述通讯模块设置在系统电路板上，将工作数据储存在EEPROM中，当连接上位机时，上位机可读取存储的数据，对扭矩扳手的使用情况进行实时记录和监控；

电机驱动模块，所述电机驱动模块设置在系统电路板上，采用相位控制芯片输出脉冲驱动可控硅实现对电机的调速，对比用PWM直接驱动可控硅的方案，采用相位芯片调速更稳定，且大大提高了CPU的运行速度，解决了PWN直接驱动占用CPU时间过长的缺点，对整个系统性能有很大提高。

其中，所述系统核心模块选用了信号为PIC16F877A的单片机，它内部集成了10位分辨率的数模转换模块，将检测模块采集到的信号通过滤波模块后，可直接与单片机的RA端口连接，省去了数模转换模块，优化了硬件结构。

其中，采用了PID算法对整个系统进行扭矩输出控制，使整个系统的响应速度加快，精度提高的同时，还加强了系统的稳定性，使整个扭矩扳手系统得到了很大优化。